【摘要】：諧波減速器是在中小負(fù)載工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用廣泛的減速器種類之一。由于其結(jié)構(gòu)精密、裝配工藝復(fù)雜、精度要求高,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配存在困難,因此目前其裝配多由人工完成,成本難以縮減。本文基于某機(jī)器人公司諧波減速器裝配實(shí)際需求,針對(duì)諧波減速器裝配涉及的壓裝、螺絲鎖付及大線徑比O型密封圈裝配等關(guān)鍵裝配工藝,對(duì)裝配系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)并深入研究其中涉及的螺紋孔位姿確定、O型密封圈上料、O型密封圈裝配效果檢測(cè)等關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要完成以下工作:(1)諧波減速器裝配工藝研究及裝配系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)分析某型號(hào)諧波減速器的結(jié)構(gòu),研究所涉及裝配工藝,提煉出關(guān)鍵裝配問(wèn)題�；谧詣�(dòng)化裝配理論,對(duì)裝配系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)器人選型及總體布局;并對(duì)裝配單元中的核心設(shè)備,如末端執(zhí)行器、壓機(jī)等進(jìn)行了設(shè)備選型及設(shè)計(jì)。(2)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析裝配系統(tǒng)的控制需求和主要任務(wù);設(shè)計(jì)機(jī)器人控制柜-PLC-Iolink的控制架構(gòu)以滿足控制需求。以PLC作為控制主站、機(jī)器人控制柜作為從站,完成硬件選型、控制系統(tǒng)組態(tài)、裝配系統(tǒng)PLC端及機(jī)器人端控制程序編寫。(3)基于激光位移傳感器的螺紋孔搜索方法研究針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)螺絲鎖付過(guò)程中工件位姿及螺紋孔位置不確定的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種利用激光位移傳感器確定工件位姿及搜索圓孔特征中心點(diǎn)的方法,無(wú)需設(shè)計(jì)專用夾具,即可應(yīng)用于各種不同工件。同時(shí)以常見(jiàn)的環(huán)形組孔工件為例,設(shè)計(jì)搜索策略以獲得螺紋孔精確位姿,并通過(guò)搜索實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證搜索精度。(4)螺絲鎖付工藝研究針對(duì)螺絲鎖付的具體工藝問(wèn)題,基于鎖付及拆卸多種不同尺寸螺絲需求,完成供料及鎖付設(shè)備選型,對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以適配末端執(zhí)行器手指抓取;針對(duì)螺絲鎖緊需求,編寫鎖付單元及供料設(shè)備控制程序;針對(duì)螺絲拆卸需求,設(shè)計(jì)了基于力傳感器輔助的拆卸工藝;經(jīng)測(cè)試,設(shè)計(jì)的螺絲鎖付工藝滿足諧波減速器裝配需求。(5)大線徑比O型密封圈端面裝配關(guān)鍵技術(shù)研究O型密封圈的完整裝配流程由供料、裝配及裝配效果檢測(cè)三部分組成。大線徑比O型圈由于其幾何尺寸大及柔性強(qiáng)的特點(diǎn),無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化供料及裝配。針對(duì)大線徑比O型圈,設(shè)計(jì)出一種具備通用性的供料方案,針對(duì)該方案O型圈供料過(guò)程中O型圈未疊加狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,并針對(duì)供料過(guò)程中O型圈疊加狀態(tài)進(jìn)行靜力學(xué)分析,基于分析結(jié)果設(shè)計(jì)并優(yōu)化送料裝置樣機(jī)。針對(duì)O型密封圈端面裝配問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種借助工裝實(shí)現(xiàn)的低成本、高可靠性裝配方案。針對(duì)O型密封圈裝配效果檢測(cè)需求,借助視覺(jué)傳感器實(shí)現(xiàn)裝配效果檢測(cè)及故障處理流程。最終通過(guò)測(cè)試,證明供料裝置樣機(jī)及裝配方案能夠滿足實(shí)際需求。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242.2;TG95
【圖文】：

基于多傳感器的諧波減速器柔性裝配關(guān)鍵技術(shù)研究1 緒論1.1 選題的背景和意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步、勞動(dòng)力成本上升，如何進(jìn)一步提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件已經(jīng)成為制造業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。作為未來(lái)制造業(yè)中難以替代的重要裝備，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人成為了理想的選擇。目前，隨著各行各業(yè)的自動(dòng)化裝配需求越來(lái)越旺盛，機(jī)器人的銷量及使用量也維持高速增長(zhǎng)狀態(tài)。由 IFR（InternationalFederationofRobotics）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，從 2012 到 2017 年，機(jī)器人銷量平均每年增長(zhǎng) 19%。在 2015-2017 年，平均每年增長(zhǎng) 31 萬(wàn)臺(tái)。2017 年，機(jī)器人銷量增長(zhǎng)30%，達(dá)到 381355 臺(tái)，其增長(zhǎng)的主要來(lái)源為傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)（+55%）和電子行業(yè)（+33%），增長(zhǎng)主要來(lái)自于亞洲地區(qū)，尤其是中國(guó)。2009 年，中國(guó)每 10000 名員工平均擁有 11 臺(tái)機(jī)器人，而在 2017 年，這個(gè)數(shù)字增長(zhǎng)至 93 臺(tái)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖 1-1 所示。

基于多傳感器的諧波減速器柔性裝配關(guān)鍵技術(shù)研究根據(jù)主要裝配技術(shù)需求，確定了由一臺(tái)主裝配機(jī)器人及四個(gè)工作站構(gòu)成的工作單元，并通過(guò) SolidWorks 進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。裝配單元布局如圖 2-3 所示。在裝配單元中，共有來(lái)料及螺絲鎖付站、壓裝工作站、壓裝工裝及油封、軸承來(lái)料存儲(chǔ)工作站、螺絲及 O 型密封圈供料工作站四個(gè)工作站，以上四個(gè)工作站的有效工作空間均在機(jī)器人工作空間的覆蓋范圍內(nèi)，并且互不干涉。因此，在一臺(tái)機(jī)器人的有效工作空間內(nèi)，通過(guò)與不同工作站的協(xié)同工作，能夠使用一臺(tái)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)工作目的，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

基于多傳感器的諧波減速器柔性裝配關(guān)鍵技術(shù)研究激光位移傳感器選型光位移傳感器是利用激光測(cè)量與物體間距離的傳感器，常用于非接要測(cè)量原理是三角測(cè)量原理。激光位移傳感器精度高、魯棒性強(qiáng)、于螺紋孔搜索，平面度確定等功能。機(jī)器人工作空間自由度大，激光傳感器距離與被測(cè)面距離能夠任意范圍要求低。根據(jù)使用需求及現(xiàn)有條件，選擇了基恩士 IL-030 型號(hào)對(duì)應(yīng)的 IL-1000 型信號(hào)放大器,如圖 2-4 所示。其基本參數(shù)見(jiàn)表 2-2。

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本文編號(hào)：2746297